以下内容转载自:阮一峰 科技爱好者周刊(第 376 期)
AI 大发展,数据中心不够用了,建造和运营成本飞涨。
越来越多的人提出,数据中心可以建在太空。
先是马斯克说,SpaceX 公司考虑在地球轨道上,建造数据中心。
然后本周,北京市科委、中关村科学城管委会发布了《太空数据中心建设规划方案》。
目标是”在距地面700公里的轨道上,建设可容纳百万卡集群的数据中心,开展天基数据中继传输和计算服务”。
根据报道,专家认为太空数据中心”势在必行“(上图)。
(1)高轨太空数据中心可 7×24 小时使用高强度太阳能,且不受大气影响,发电效率可达95%。
(2)深空温度约为-270度,只需部署导热材料即可完成散热,无需部署大量液冷结构,成本优势显著。
我觉得,这是两个很大的优势,太空数据中心确实应该尽快建设。
但是,我紧接着又看到了一篇文章。
作者是美国宇航局的资深工程师,曾经参与设计卫星。
他根据国际空间站的经验,认为现阶段技术制约太大,太空数据中心很难实现。真要建设的话,花费巨大,收益有限。
这可是我第一次看到,有人认真地质疑这件事。我不具备这方面的专业知识,不知道他的计算对不对,再说国际空间站完成于25年前,现在的技术早就超越了那时。
我把他的几点质疑分享出来,大家看看太空数据中心有没有前景。
(1)能源问题
太空能源主要来自太阳能。迄今为止最大的太空太阳能板就在国际空间站,峰值功率200千瓦以上,但是面积巨大,约为2500平方米,超过半个美式橄榄球场。
英伟达的 H200 显卡功耗约为 0.7kW,实际运行可能需要 1kW 的电源。国际空间站的太阳能板只够供电200个 H200。
作为比较,OpenAI 即将在挪威建设的数据中心计划容纳10万个 GPU,每个的功耗可能都比 H200 更高。
(2)散热问题
太空很冷,接近绝对零度,初看上去散热应该很容易。但是事实是,散热只有两种方式:要么通过介质散热,要么通过辐射散热。
太空没有空气,接近真空,根本没有介质,无法使用空气对流来散热,所以 GPU 的散热片和风扇不起作用。
唯一可用的是液冷,通过液体将热量传递到散热板,再辐射到太空(散热板必须放置在远离太阳的一面)。
国际空间站就采用辐射散热。它的散热系统非常复杂,散热上限为 16kW,大约相当于16个 H200,略多于一个地面服务器机架的四分之一。
国际空间站的散热板尺寸为13.6米×3.12米,即大约42.5平方米。如果要为200个 H200 散热,面积需要扩大12.5倍,即大约531平方米。这个面积是同样功率太阳能板的2.6倍。
这样一来,太空数据中心将变得非常庞大,远超国际空间站,而容量只相当于地面的三个标准机架。
(3)粒子射线问题
太空有各种高速粒子,由于没有大气层保护,它们可以直接撞击芯片材料造成损伤。最常见的后果是单粒子翻转(SEU),即粒子直接撞击晶体管,导致某个比特翻转。
太空数据中心必须长期运行,还存在总剂量效应,即反复的粒子撞击导致晶体管开关速度变慢,进而停止工作。
所以需要有一个屏蔽层,但是最强的宇宙射线可以穿透惊人厚度的铅层。而且受限于飞船的运送能力,太空中不可能部署很厚的屏蔽层。
为了增加 GPU 和内存的抗辐射能力,有必要为太空环境重新设计芯片,增加容错性能。但是,这样的芯片性能将远不及目前地球上的 GPU。
(4)通讯问题
大多数卫星通过无线电与地面通信,速率超过 1Gbps 都很困难。虽然有一些激光方案可以提高带宽,但需要良好的大气条件才能实现。
相比之下,地球上的数据中心之间的通讯,最低速率也能达到 100Gbps。
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